Gjennomførbarhet og prediktiv nøyaktighet for en hjemme-datastyrt underkjeveposisjoner for å identifisere gunstige kandidater for oral apparatterapi

I. BAKGRUNN OG BETYDNING

Obstruktiv søvnapné (OSA) er en vanlig sykdom som medfører betydelig risiko for hjerte- og karsykdommer, dødelighet og økonomiske kostnader. For nesten tretti år siden fant innledende populasjonsstudier at prevalensen av OSA var fem til ni prosent av den voksne befolkningen. Overflødig kroppsvekt er en risikofaktor for utvikling av OSA, og den nylige økningen i forekomst av fedme har ført til reviderte estimater av OSA-prevalens, nå på sytten prosent av den voksne befolkningen. OSA er dårlig anerkjent klinisk; for tiden forblir 85 % av apneika udiagnostisert og ubehandlet.

OSA stammer grunnleggende fra strukturelle abnormiteter i svelget som forårsaker svelginnsnevring eller lukking under søvn og produserer tilbakevendende apnéer og hypopnéer. Under våkenhet beskytter kompenserende nevromuskulære reflekser svelget mot kollaps. Disse refleksene går tapt under søvn, og etterlater den sammenleggbare menneskelige svelget utsatt for innsnevring eller lukking. Nasal kontinuerlig positivt luftveistrykk (CPAP), som består av en luftgenerator og nesemaske, er standardbehandlingen for OSA. CPAP leverer positivt trykk til pharyngeal lumen, og utvider det og eliminerer obstruksjon. Selv om denne terapien er svært effektiv, er den tungvint og dens effektivitet kompromitteres av en relativt lav overholdelsesrate. Overholdelse avhenger av metodene som brukes for å starte terapi og alvorlighetsgraden av OSA, og er høyere hos personer med mer alvorlig hypoksemi og overdreven søvnighet på dagtid. I dagens praksis ser CPAP-overholdelsesraten ut til å være omtrent femti prosent.

Det eneste tilgjengelige alternativet til CPAP er oral apparatbehandling (OA). Orale apparater opprettholder åpenhet i luftveiene under søvn ved å stabilisere og stikke ut underkjeven og/eller tungen. Den mest brukte typen OA er en spesiallaget mandibular repositioner (MR) som stikker ut underkjeven. Underkjevefremspring hos lammede forsøkspersoner utvider både velofarynx og orofarynx. I klinisk praksis produserer en spesialist tannlege et spesialtilpasset apparat som dekker øvre og nedre tenner. Apparatet justeres deretter empirisk for å gradvis stikke ut underkjeven inntil et terapeutisk endepunkt er nådd. OA-terapi er bedre akseptert av OSA-subjektet enn nasal CPAP, og selvrapporterte overholdelsesrater er høye. Dessverre er OA-terapi ikke jevnt effektiv ved OSA. Rapportert effektivitet varierer fra 50 til 70 prosent, og vår nylige studie fant en suksessrate på 58 prosent. Kort sagt, to terapier er for tiden tilgjengelige for behandling av OSA, og hver har sine egne mangler: 1) CPAP er effektiv, men tolereres ikke jevnt av forsøkspersonene; og 2) OAT er ikke svært effektivt, men tolereres bedre enn CPAP.

II. AKTUELL STATUS FOR MEDISINSK PRAKSIS

På grunn av usikkerheten rundt bruk av OA-terapi for behandling av OSA, fokuserer dagens praksis i Nord-Amerika primært på bruk av nasal CPAP. Praktisk talt alle forsøkspersoner som har OSA får en prøve med nasal CPAP. Hvis de viser seg ikke å følge denne terapien, kan de bli tilbudt OA-behandling. American Academy of Sleep Medicine anbefaler OA-behandling som et CPAP-alternativ hos personer med OSA av mild til moderat alvorlighetsgrad. Men mangler en gyldig test for klinisk selektering av pasienter med OSA som vil ha en gunstig respons på OA-behandling, gis refusjon for OA-behandling vanligvis kun for apneikere som mislykkes med CPAP.

Effektiviteten av OA-terapi kan forbedres ved å screene pasienter med OSA og prospektivt identifisere de som er egnet for denne behandlingen. Dessverre mangler det på nåværende tidspunkt en metode for å velge gunstige kandidater for OA-terapi. Dessuten, selv om en person var kjent for å være en gunstig kandidat, har tannlegen for øyeblikket ingen måte å bestemme den terapeutiske fremspringende posisjonen. Studier av den passive svelget indikerer at responsen til svelget på mandibulær fremspring er "doseavhengig"; inkrementelt mandibulært fremspring produserer tilsvarende svelgforstørrelse. Imidlertid viser klinisk erfaring at overdreven underkjevefremspring er uønsket, og gir bivirkninger som smerte og tannbevegelse som fører til seponering av behandlingen. I noen tilfeller kan overprotrusion forverre OSA. Dagens praksis er at tannlegen gradvis stikker ut underkjeven inntil en symptomatisk respons oppstår, og deretter revurdere emnet for å avgjøre om OSA har løst seg. Dermed vil prospektiv identifikasjon av egnede kandidater og en fremspringende målposisjon i stor grad lette behandlingen av OSA med OA.

I stor grad på grunn av assosiasjonen med overflødig kroppsvekt, har obstruktiv søvnapné (OSA) blitt uten tvil den mest utbredte kroniske ikke-smittsomme sykdommen i industrialiserte samfunn, forutsatt at fedme ikke er klassifisert som en sykdom. I tillegg til å svekke livskvaliteten, gir OSA økt risiko for hjerte- og karsykdommer og kjøretøyulykker. Til slutt forblir flertallet av apneikere udiagnostisert og ubehandlet. Dermed har OSA alle kjennetegnene på et stort folkehelseproblem, som påvirker alle aldersgrupper og øker i epidemiske proporsjoner. Dessverre virker dagens medisinske praksis dårlig egnet til å håndtere utfordringene OSA utgjør.

Det kanskje mest urovekkende aspektet ved dagens medisinske praksis er de tungvinte, lite innbydende og kostbare metodene som for tiden brukes for å diagnostisere og behandle sykdommen. Felles klinisk erfaring indikerer at individer ofte motstår å gjennomgå standard diagnostisk test, et polysomnogram på sykehus over natten, på grunn av de omfattende festene til kroppsoverflaten og fordi, hvis OSA er tilstede, vil kontinuerlig positivt luftveistrykk (CPAP) bli administrert under siste halvdel av natten. Med andre ord, ettersom offentlig bevissthet om søvnapné har økt, har også det negative inntrykket av nåværende testing og behandling. Enhver effektiv løsning på folkehelseutfordringene som søvnapné utgjør, må vurdere behovet for mindre tungvinte og avvisende kliniske metoder. Med andre ord, den nåværende tilnærmingen til OSA, dvs. polysomnogram over natten pluss CPAP, vil ganske enkelt ikke håndtere problemet.

Mens enklere, rimeligere hjemmeovervåking ser ut til å få aksept hos søvnleger, fortsetter CPAP å være praktisk talt den eneste behandlingen som tilbys de fleste pasienter, til tross for den lave etterlevelsen som er dokumentert i en rekke studier. Det dominerende alternativet, for øyeblikket, er mandibular repositioner (MR) terapi, ved bruk av et spesialtilpasset tannapparat som stikker ut underkjeven under søvn. Til tross for overveldende pasientpreferanse for OA fremfor CPAP, får bare 5 % av pasientene diagnostisert med OSA denne behandlingen. Den sannsynlige årsaken til legens skjevhet for CPAP-terapi er at den er godartet og svært effektiv. OA-terapi, selv om den er like godartet, er effektiv i bare 50-70 % av de ikke-selekterte tilfellene. Klinikeren foretrekker derfor å foreskrive den mer pålitelige behandlingen, med mindre bekymring for den lave etterlevelsesraten. For å oppsummere, legger dagens praksis for diagnose og behandling av OSA i Nord-Amerika vekt på kostbar testing på sykehus og igangsetting av en terapi som er vanskelig for mange pasienter å akseptere og bruke regelmessig.

III. NY TEKNOLOGI

Den foreslåtte forskningen evaluerer ny teknologi som kan bidra til å lindre vanskene skissert ovenfor ved å tillate nøyaktig utvelgelse av pasienter for OA-behandling ved å bruke en test som utføres i hjemmet. Denne hjemmeteknologien er på sin side avledet fra en enhet som Zephyr Sleep Technologies har oppfunnet, utviklet og nå har brakt på markedet, kalt fjernstyrt mandibular positioner (RCMP).

For å ha en mer praktisk og rimeligere metode for å velge gunstige kandidater for OA-terapi, har Zephyr Sleep Technologies utviklet en ledsagerteknologi for bruk i hjemmet. I likhet med RCMP sover pasienten med den motoriserte underkjeveposisjoneren på plass. Imidlertid kontrolleres posisjonen til underkjeveutstikkeren av en datamaskin, i stedet for en søvntekniker, noe som gjør den til en datamaskinstyrt underkjeveposisjoner (CCMP). Som i RCMP-studien registreres respiratorisk luftstrøm og oksygenmetning, og CCMP oppdager nøyaktig apnéer og hypopnéer i sanntid. Imidlertid registreres ikke bioelektriske signaler som er nødvendige for søvnstadie. CCMP stikker ut underkjeven når apnéer eller hypopnéer oppdages. I tillegg utfører den proaktiv testing, flytter underkjeven og evaluerer effekten på luftstrømmen. Ved å bruke begge typer informasjon, bestemmer kontrolleren om underkjeven skal flyttes eller ikke, i hvilken retning og med hvor mye. Til slutt har Zephyr Sleep Technologies utviklet en analytisk algoritme som undersøker responsen til den bevegelige apnéhypopnéindeksen (AHI, summen av apnéer og hypopnéer per tidsenhet) på underkjevefremspring og gir en prediksjon om terapeutisk suksess med OA.

CCMP bruker den samme motoriserte underkjeveutstikkeren som brukes til MATRx-produktet. Motoren er innelukket i et hus som er festet til de øvre og nedre apparatene. Bevegelsen til den lineære aktuatoren utøver en kraft på underkjeven for å enten stikke ut eller trekke den tilbake. En serie tannbrett for øvre og nedre tenner er laget. Dette muliggjør en tett tilpasning av brettet til motivets tenner, slik at en minimumsmengde brettmateriale opptar den indre overflaten av tennene. En svært fleksibel, tynn ledning kobler motoren i underkjevens utstikker til en kontroller på et nattbord som igjen er koblet til en bærbar datamaskin. I tillegg er en inngangssignalboks på nattbordet koblet til to naris-katetre som er plassert i pasientens nese og et kommersielt tilgjengelig fingeroksymeter. Inngangssignalboksen er koblet til den bærbare datamaskinen og disse to signalene (oksygenmetning og luftstrøm) brukes av datamaskinens algoritmer for å bestemme hvordan underkjeven skal flyttes. MATRx-kontrolleren mottar kommandoer fra datamaskinen som får den til å stikke ut eller tilbake underkjeven i små, definerte trinn. Kontrolleren har også en kablet utgangstilkobling til datamaskinens inngangsboks, som kontinuerlig gir datamaskinen informasjon om posisjonen til underkjeven. Grensene for aktuatorens ekskursjon er satt av teknikeren i programvaren, i henhold til verdiene for full tilbaketrekning og full fremspring notert av tannlegen. Dermed kan datamaskinen bare flytte underkjeven mellom forhåndsdefinerte grenser under CCMP-studien. Signalboksen mottar også inngangssignaler fra en mikrofon og en posisjonssensor montert på mandibulær posisjoner samt en inngang fra en krafttransduser inne i posisjoneren.

IV. STUDIEPROSEDYRER

Deltakerne vil motta en to-netters hjerte- og lungeevaluering hjemme under søvn ved hjelp av Snore Sat Recorder. Resultatene vil gi grunnlagsdata. Før CCMP-studien i hjemmet, vil emnet bli vurdert av dental medetterforsker for å sikre egnethet for utprøving og bruk av enheten. De vil deretter bli utstyrt med en øvre og en nedre tannskuff av dental medetterforsker. Tannlegen fyller hvert brett med et silikonavtrykksmateriale og påfører dem på de øvre og nedre tennene. Den relative posisjonen til øvre og nedre skuffer dokumenteres av den numeriske avlesningen fra en lineær skala som er trykt på glidestiveren til den nedre skuffen. Subjektet flytter underkjeven til hvileposisjonen, den mest fremskutte posisjonen og den mest fremskutte posisjonen. Skalaen leses av tannlegen ved hver posisjon. Dataene som samles inn blir gitt til forskningskoordinatoren og vil bli lagt inn i enheten for å kontrollere rekkevidden av fremspring som testes av enheten.

Den kliniske koordinatoren vil besøke forsøkspersonen i hjemmet i løpet av dagen for den første natttesten og sette opp datautstyr og underkjeveposisjoner. For å feste motivets tannbrett, er de øvre og nedre skuffene festet til aktuatorhuset med aktuatorstempelet helt tilbaketrukket. Den maksimalt tillatte fremspringende posisjonen bestemt av tannlegen vil bli lagt inn i datamaskinen for å forhindre overdreven fremspring av underkjeven. Datamaskinen kontrollerer bevegelsen av den lineære aktuatoren i fremspringende eller tilbakegående retninger i trinn på 0,2 mm gjennom tastaturet på datamaskinen. Posisjonen til aktuatoren er koblet som en inngang til datamaskinen. Rett før studiestart vil forsøkspersonen ligge på rygg i sengen og sette tannbrettene inn i munnen med skuffene i hvileposisjon.

Den kliniske koordinatoren vil også gi forsøkspersonen full instruksjon om hvordan enheten skal brukes under studien. Forsøkspersonen vil bli bedt om å sette skuffene, koblet til underkjeveposisjoneren, på riktig måte i munnen. Personen vil også lære å bruke fingeroksymetersonden og nariskanylen. Emnet vil bli undervist i hvordan man starter CCMP-testen, setter den på pause og avslutter den på slutten av studien. Ved sengetid vil forsøkspersonen påføre nariskanylen og sonden, sette brettet inn i munnen og starte CCMP-studien ved hjelp av passende kommando på den bærbare datamaskinen. Personen sovner deretter, og etter hvert som apnéer og/eller hypopnéer oppstår, vil datamaskinen stikke ut underkjeven fra hvileposisjon i trinn på 0,2 mm. Når alle åndedrettsforstyrrelser er eliminert (fravær av apnéer, hypopnéer), utføres proaktiv testing hvor underkjeven stikker ut eller trekkes tilbake 0,6 mm. Hvis sistnevnte forårsaker en reduksjon i topp inspiratorisk luftstrøm eller hvis førstnevnte forårsaker en økning i denne variabelen, stikker underkjeven 0,6 mm ut, og så videre. Neste morgen våkner forsøkspersonen og fjerner det orale apparatet, avslutter CCMP-programmet og overfører nattens data til serveren med et museklikk på en send-knapp. Emnet vil fylle ut et spørreskjema om enhetstilfredshet hver morgen.

Dataene fra den første natttitreringen vil bli hentet og automatisk analysert for å bedømme effektiviteten til underkjevefremspringet for å eliminere faryngeal obstruksjon og for å identifisere den effektive fremspringende målposisjonen som vil være nødvendig for vellykket terapi. Hvis det forutsagte suksesskriteriet ikke er oppfylt, er forsøkspersonen foreløpig spådd å være en terapeutisk fiasko, og et mål på 90 % av full fremspring velges. Etter at analysen er fullført, vil den kliniske koordinatoren returnere til forsøkspersonens hjem og sette målposisjonen for den andre natten CCMP-studien.

Under hjemmebesøket før studien andre natt, vil den kliniske koordinatoren diskutere med forsøkspersonen hans/hennes opplevelse i løpet av den første natten, og vil nøye spørre om eventuelle ubehag eller problemer forsøkspersonen kan ha opplevd. Koordinatoren setter CCMP for forfinings- og verifiseringsprogrammet og legger inn riktig målavstand. Ved leggetid forbereder forsøkspersonen seg til studiet som den første natten.

CCMP-algoritmen flytter underkjeven til målposisjonen og holder den der hele natten, hvis den bevegelige AHI (dvs. AHI i tiden etter at målet er nådd, først målt over minst 2 timer) forblir under 10 timer-1, ±0,6 mm. Ellers vil datamaskinen stikke ut underkjeven i trinn på 0,2 mm og gjenta testen på et høyere fremspringende nivå. Neste morgen vil forsøkspersonen våkne og fjerne munnapparatet, avslutte CCMP-programmet og overføre nattens data til Zephyr-serveren med et museklikk på en send-knapp. Emnet vil fylle ut Enhetstilfredshetsspørreskjemaet.

Datamaskinen beregner en AHI for hele natten. Resultatene fra titreringsstudiene for den første og andre natten vil bli gitt til en søvnlege som vil gjennomgå resultatene og avgrense prediksjonen for å komme frem til en endelig prediksjon av terapeutisk resultat og fremspringende målsetting.

Den fremspringende målposisjonen som er bestemt fra analysen av de kombinerte titreringsstudiene vil deretter bli sendt til tannlegen. For pasienter som er spådd å være en suksess, vil minimum effektive posisjon bli gitt. For pasienter som er spådd å være en feil, vil skalaavlesningen ved 70 prosent av maksimalt fremspring tjene som en falsk målverdi. Tannlegen vil bli blindet for om CCMP-testresultatene var "positive" eller "negative". Emnet vil bli henvist til dental co-etterforsker, og utstyrt med en tilpasset oral apparat uten kostnad mens blindet for resultatene av CCMP-studiene.

Oppfølging av bærbar kardio-pulmonal overvåking vil bli utført to påfølgende netter med det orale apparatet i målet fremspringende avstand. Hvis AHI er større enn 10 timer-1, vil forsøkspersonen bli henvist til dental co-etterforsker for ytterligere mandibulær fremspring. Denne justeringen vil bli utført i løpet av en minimumsperiode på 3 uker. Emnet vil bli testet på nytt og terapien bedømt som vellykket i henhold til kriteriene skissert ovenfor. Hvis AHI er større enn 10 timer-1, vil OA-behandlingen bli ansett som en fiasko når maksimal klinisk fremspring av underkjeven er oppnådd.